Устройство для центробежного формования

Союз Советския Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 04. 05. 78 (21) 2 б 11592/23-05 (51) М3 В 29 С 5/ОЙ с присоединением заявки МР -(23) Приоритет -Госуаарствеииый комитет СССР оо делам изобретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ФОРМОВАНИЯ Изобретение относится к устройствам для изготовления втулок иэ пластмасс, металлов и иных литьевых материалов, которые отверждаются полимеризацией или кристаллизацией с выделением тепла и структурирование которых может сопровождаться (вследствие, например, особенностей Фазовых переходов типа вода-лед) увеличением объема отливки.Известно устройство для центробежного формовавия термопластов, содержащее нагреваемую цилиндрическую форму с приводом вращения, которая одним торцом укреплена иа станине, а с другой стороны закрывается установленной на откидном хоботе крышкой. В торце Формы выполнено отверстие для ее заполнения (126Залитый во вращающуюся форму полимер прижимается к ее стенке центробежными силами, приобретая заданный профиль Формт, а затем отверждается.Однако это устройство не обеспечивает изготовление отливок одинаковыми по толщине, поскольку иэделие; прилегая к стенкам форьи, повторяет не только заданный профиль Формы, но и все ее неровности. Известно являющееся наиболее близким к изобретению устройство для центробежного формования, содержащее обогреваемую цилиндрическую Форму, заполненную компенсирующей жидкостью, с торцовыми крынками, привод вращения Формы и узел ее заполнения (21 .В закрытую с торцов вращающуюся Форму загружают инертное к полимеру вещество, коырое в жидком состоянии имеет больший удельный вес, чем расплав полимера. Под действием центробежных сил жидкость прижимается к цилиндрической поверхности форью, заполняет все ее неровности и неточности и образует слой с гладкой геометрически правильной внутренней поверхностью. Не прекращая вращения, на этот слой заливают материал формуемого изделия и отверждают его.Готовое изделие получается с одинаковой толщиной стенки и ровной поверхностью.Однако это устройство не обеспечивает изготовление изделия без остаточных напряжений в отливках, поскольку жидкий слой, как и жесткая Форма, препятствует увеличению наружного диаметра отливки, возникающему при ее структурированииОтверждение кристаллизующихсяматериалов обычно сопровождаетсядвумя противоположными деформационными процессами: уменьшением объемавследствие упорядочения молекул ирасширением отливки при выделениитепла кристаллизации.В зависимости от величины экзотермического эффекта, теплопроводности материала, интенсивности теплоотвода и других конкретных условийнекоторое время может преобладатьвторая составляющая деформации и отливка будет стремиться увеличитьсвой объем, а поскольку жесткая форма препятствует реализации этогоявления, наружные слои отливки оказываются сжатыми, Об этом свидетельствуют как непосредственно измерения остаточных напряжений, так и расширение отливки после термообработки, которое способствует перестрой-.ке молекул в первоначальное ненапряженное состояние,На практике часто встречаются случаи, когда затвердевшую отливку безопределенной выдержки не удаетсяизвлечь иэ формы даже значительнымусилием, настолько плотно она к нейприжата.Так, капролоновая втулка диаметром 300 мм и длиной 800 мм через7-10 мин после заливки затвердеваетс периферии полностью, т.е. обладаетдостаточной конструктивной жесткостьюоднако извлечь ее из формы в этотпериод не удается даже усилием в 5 т.Из-за экэотермического характера происходящей в это время кристаллизациикапролона температура внутри отливкиповышается на 30-50 фС, вызывая еетермическое расширение, кроме того,часть материала вновь расплавляется,что также увеличивает объем отливки,прижимая ее к форме.Часть возникших в отливке напряжений релаксирует при продолженииструктурирования и последующем охлаждении, но многие молекулярные связиостаются напряженными, особенно сформировавшихся уже до этого наружныхслоев. Как известно, незначительнымсжимающим напряжениям наружных слоевв равновесной отливке соответствуютпревышающие их в несколько раз растягивающие напряжения в центре отливки, создающие опасность ее растрескивания. Поэтому даже небольшоеуменьшение напряженности наружныхслоев существенно повышает качествоотливок.Целью изобретения является снижение напряжений в изделиях за счетобеспечения свободного расширенияиэделия с наружной поверхности в формеДостигается это тем, что в устройстве для центробежного Формования,содержащем обогреваемую цилиндрическую форму, заполненную компенсирующейжидкостью, с торцовыми крышками, привод вращения формы и узел ее заполнения, согласно изобретению по крайнеймере в одной из торцовых крышек выполнен сквозной наклонный наружу канал,примыкающий одним концом к внутреннейповерхности формы. Для обеспеченияизготовления изделий различной толщины в одной форме в торцовой крышкепо длине канала выполнен ряд сообщающихся с ним выходящих наружу промежуточных отверстий с размещеннымив них заглушками.На чертеже показано предлагаемоеустройство.Устройство содержит укрепленныена раме 1 направляющие 2, на которых. установлена подвижная от гидроцилиндра 3 каретка 4 с установленной в подшипниках цилиндрической формой 5 с 20 торцовыми крышками б, в которой вывыполнен сквозной наклонный наружуканал 7, одно отверстие которого расположено в полости Формы у ее внутренней поверхности,а другое выходит наружу. Форма 5 через крышку б посредством гибкой передачи 8 соединена сэлектроприводом 9. Форма имеет заливочное устройство 10 для подачиинертной жидкости 11 с большей плот- ЗО ностью чем формуемый на ней полимер.ФДля извлечения отливок из Формы имеется выталкиватель 12, установленныйна штоке 13. Форма закрыта теплоизолированным кожухом 14 с установленными на нем электронагревателями 15.В крышке б по длине канала выполнен ряд сообщающихся с каналом 7 промежуточных выходящих наружу отверстий 16, в которых размещены заглушки 17.40 Работает устройство следующим образом.Включают нагрев установки и гидроцилиндром 3 форму 5 прижимают к крышке б, Закрытую таким образом форму 4 приводят во вращение от привода 9.Эатем через заливочное устройство 10заливают инертную жидкость 11, которая имеет плотность большую, чемматериал Формуемого изделия. 0 ЦентРобежными силами жидкостьприжимаетсяк внутренней поверхности формы, заполняя все еенеровности и неточности. Наобразовавшийся гладкий и геометрически правильный слой жидкости 11загружают заданное количество формуемого материала. Под действиемего давления толщина слоя несколькоуменьшается, часть жидкости затекаетв зазор между выталкивателем 12 и 60 торцовой. стенкой формы 5, часть еезаполняет канал 7. Уровни свободнойповерхности материала втулки и жидкости 11 в канале 7 находятся нарасстояниях от оси вращения, пропорциональных их плотности, независимо"Патент", г. Ужгород, ул, Проектная илиал.П от скорости вращения формы. Канал 7 выполняют так, что его выход наружу граничит с установившимся в нем уровнем жидкости 11 после загрузки материала иэделия. Когда в процессе затвердевания иэделие 18 начинает расширяться, оно вытесняет часть жидкости 11 наружу через канал 7. Слой жидкости 11 выполняет роль эластичной формы, и изделие 18, свободно увеличивая свой диаметр, получается менее напряженным. После отверждения иэделия останавливают вращение и гидроцилиндром 3 по направляющим 2 сдвигают каретку 4 с формой 5 и кожухом 14 вправо (по чертежу). Так как выталкиватель 12 при этом остается неподвижным, опираясь на шток 13, то остается неподвижным и изделие, а форма 5 сходит с него. Сливающуюся жидкость 11 собирают для нового использования. После полного схода формы 5 готовое иэделие падает вниз и его удаляют иэ зоны машины. Гидроцилиндром 3 форму 5 возвращают в исходное положение, прижав ее к крышке 6, и повторяют цикл формования. Далее цикл повторяется.Так как при заливке различного количества формуемого материала уровень жидкости 11 в канале 7 тоже различный, а выходящее наружу отверстие канала 7 желательно располагать вблизи этого уровня, то для того, чтобы получать отливки различной толщины без смены формы,вдоль оси канала выполняют несколько промежуточных, выходящих наружу отверстий 16. Перед началом работы устройства эти отверстия закрывают заглушками 17, кроме одного, которое будет находиться вблизи свободной поверхности жидкости 11 в канале 7 после загрузки необходимой дозы материала изделия 18.ф т6 При получении втулок иэ пластмасс в качестве жидкого слоя могут быть использованы, например, более плотные кремнийорганические жидкости.Для литья металлических втулок - более плотные твердые вещества с меньшей температурой плавления. Например, стальные и чугунные отливки можно получать на слое жидкой меди, алюминиевые - на слое цинка и т.п.Применение изобретения позволяет снизить уровень собственных напряжений в иэделиях и повысить их работоспособность. Формула изобретения 1.устройство для центробежногоформования, содержащее обогреваемуюцилиндрическую форму, заполненнуюкомпенсирующей жидкостью, с торцовыми20 крышками, привод вращения формы иузел ее заполнения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью снижениянапряжений в изделиях за счет обеспечения свободного расширения иэделияс наружной поверхности в форме, покрайней мере в одной из торцовыхкрышек выполнен сквозной наклонныйнаружу канал, примыкающий одним концом к внутренней поверхности формы.2.устройство по п.1, о т л ич а ю щ.е е с я тем, что, -с цельюизготовления изделий различной толщины в одной форме, в торцовой крышке по длине канала выполнен рядсообщающихся с ним выходящих наружупромежуточных отверстий с размещенными в них заглушками,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Авторское свидетельство СССР40 Р 360233, кл. В 29 С 5/04, 07.04.69.2.Авторское свидетельство СССРР 231785, кл. 8 29 С 5/ОЙ, 15,13,67